أزابورين

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 18 صور
الموسوعة الحرة

الأزابورينات فئة فريدة من المركبات الحلقية غير المتجانسة العطرية المحتوية على البورون والنيتروجين ، وهي متماثلة إلكترونيًا وبنيويًا مع المركبات العطرية المحتوية على الكربون ، مثل البنزين . [ 1 ] [ 2 ] تتميز هذه المركبات الجديدة بخصائص إلكترونية فريدة تمنحها تفاعلية وخصائص ضوئية فيزيائية غير مسبوقة وقابلة للتكيف. [ 1 ] تُمكّنها خصائصها من تغيير التفاعلية الجزيئية بشكل كبير دون التأثير على البنية الجزيئية، مما يجعلها مفيدة في التطبيقات البيوكيميائية والصيدلانية والحفزية . [ 1 ] تم تخليق عدة فئات من المتصاوغات ذات استقرار وخصائص إلكترونية متفاوتة: [ 1 ] [ 3 ] تم الإبلاغ عن مركبات الأزابورين أحادية الحلقة 1،2-، و1،3-، و1،4-. [ 1 ] تم الإبلاغ عن الأزابورينات لأول مرة في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي بواسطة ديوار ووايت، ولكن التطورات الحديثة مكّنت من تخليق هذه المتصاوغات البنزينية وتوصيفها وإضافة وظائف إليها . [ 1 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] ساهم تركيب ودراسة هذه الجزيئات في تعزيز فهمنا للعطرية والترابط بين الكربون والذرات غير المتجانسة ، وخلق فرصًا جديدة في مجالات كيميائية متنوعة. [ 1 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

التطوير والتركيب

تطوير

أبلغ ديوار، ولاحقًا وايت، لأول مرة عن نظائر الفينانثرين متعددة الحلقات التي تحتوي على البورون والنيتروجين في عام 1958. [ 4 ] [ 6 ] وقد نتجت محاولة تصنيع هذا المركب عن ملاحظة ديوار وكوبا وبيتيت أن استبدال ذرة كربون واحدة في البنزين بالنيتروجين ينتج عنه أرين كاتيون، وأنه لا يوجد استبدال مماثل لذرة الكربون بالبورون، والذي من المفترض أن ينتج عنه أرين أنيون. [ 6 ] وبالتالي، توقعوا أن مشتق البنزين الذي يحتوي على البورون والنيتروجين سينتج عنه مركب عطري متعادل. [ 6 ] وقد حفز الاهتمام بتصنيع أمثلة جديدة لمركبات تُظهر خاصية عطرية هوكل ومركبات عطرية جديدة تحتوي على البورون، إجراء المزيد من الأبحاث حول هذه المركبات. [ 6 ] تنبأ تقريرهم عن تركيب وتوصيف مركب حلقي متعدد الحلقات يحتوي على البورون والنيتروجين والموضح في الشكل 1 بتركيب مركبات 1,2- و1,3- و1,4-أزابورين الموضحة في الشكل 2. [ 6 ]

الشكل 1: مركب الهيتروأرين متعدد الحلقات المحتوي على البورون والنيتروجين، 9-أزا-10-بورافينانثرين، الذي أبلغ عنه ديوار وكوبا وبيتيت في عام 1958 [ 6 ].
الشكل 2: ثلاثة متصاوغات من الأزابورينات التي تنبأ بها ديوار وكوبا وبيتيت في عام 1958 [ 6 ]

تم الإبلاغ عن مركبات الأزابورين أحادية الحلقة بعد فترة وجيزة من اكتشاف نظائرها متعددة الحلقات . وقد أبلغ مار وديوار عن تخليق مركب أزابورين أحادي الحلقة 1،2 ( الشكل 3 ) في عام 1962، والذي أظهر استقرارًا ملحوظًا، وهو ما فسراه على أنه دليل على وجود صفة عطرية. [ 10 ]

الشكل 3: بورازاري الذي ذكره ديوار ومار في عام 1962 [ 10 ]

في عام 1963، أبلغ وايت عن تخليق مركب 1،2-أزابورين أقل استبدالًا ( الشكل 4 ). [ 4 ] على الرغم من تحضيره بطريقة مختلفة عن الأمثلة التي تم الإبلاغ عنها سابقًا، فقد صُنِّف مركب أزابورين وايت أيضًا على أنه عطري نظرًا لخموله. [ 4 ]

الشكل 4: تم الإبلاغ عن 1,2-أزابورين وايت في عام 1963 [ 4 ]

تم الإبلاغ عن العديد من الأمثلة على مركبات 1،2 أزابورين متعددة الحلقات وأحادية الحلقة بعد فترة وجيزة من نشر هذه الأبحاث الرئيسية [ 5 ] [ 11 ] [ 12 ]. ومع ذلك، توقف تطوير المجموعات الوظيفية وتطوير المتصاوغات الأخرى حتى أوائل القرن الحادي والعشرين بسبب قلة طرق التخليق الفعالة. [ 1 ] وقد مكّن ظهور استراتيجية إغلاق الحلقة عن طريق التبادل المزدوج في عام 2000 هذا المجال من الازدهار مجددًا. [ 1 ]

لم يتحقق تخليق مركبي 1،3- و1،4-أزابورين، كما تنبأت به ورقة ديوار البحثية الأولى، إلا في أوائل العقد الثاني من الألفية الثانية. في عام 2011، نشر ليو وزملاؤه تخليقًا جديدًا لمركب 1،3-أزابورين أحادي الحلقة، وهو 3-(ثنائي إيزوبروبيل أمينو)-1-ميثيل-1،3-أزابورين (الشكل 5 ). [ 3 ]  تشير الدراسات النظرية لثلاثة متصاوغات من متصاوغات الأزابورين أحادية الحلقة إلى أن 1،3-أزابورين هو الأقل استقرارًا من الناحية الديناميكية الحرارية بينها. [ 13 ] [ 14 ] بعد ذلك بوقت قصير، في عام 2012، نشر براونشفايغ وزملاؤه تخليق مركب 1،4-أزابورين أحادي الحلقة، وهو 1،4-ثنائي- ثالثي -بوتيل-1،4-أزابورين. [ 15 ]

الشكل 5: 1,3-أزابورين الذي أبلغ عنه ليو وزملاؤه [ 3 ]

التخليق والوظيفية

تختلف طرق تحضير كل متصاوغ اختلافًا كبيرًا في الاستراتيجية والتنوع. وتُعدّ الإجراءات الكيميائية لتحضير مختلف أنواع 1،2-أزابورين أكثر رسوخًا من طرق تحضير 1،3- و1،4-أزابورين نظرًا لاكتشافها المبكر واستقرارها الأكبر.

1,2-أزابورين

تخليق 1،2-أزابورين

في عام ١٩٦٢، أبلغ ديوار ومار عن أول تخليق لمركب أزابورين أحادي الحلقة. [ ١٠ ] وقد أبلغوا عن تخليق ٢،٣-ثنائي فينيل-٦-(٢-كربوميثوكسي إيثيل)-٢،١-أزابورين عن طريق اختزال ميثيل ٢-ستيريل-٣-نيتروثيوفين-٥-كربوكسيلات باستخدام القصدير وحمض الهيدروكلوريك . [ ١٠ ] ثم يُكثّف ناتج هذه الخطوة مع فينيل ثنائي كلوروبورنيت لإنتاج ٢-كربوميثوكسي-٥،٦-ثنائي فينيل-٥،٤-بورازاروثيوفين. [ ١٠ ] ويؤدي المعالجة بنيكل راني إلى الحصول على مركب ١،٢-أزابورين أحادي الحلقة المطلوب الموضح في الشكل ٣. [ ١٠ ]

منذ أول عملية تخليق، أصبحت الطرق الحديثة أكثر شيوعًا. في عام 2000، أبلغ آش وزملاؤه عن تخليق 1،2-أزابورين عبر تفاعل إغلاق الحلقة المتبادل لأليل أمينوبوران باستخدام محفز جروبس ( الشكل 6 ). [ 16 ] وقد وفر هذا التخليق عائدًا عاليًا وموثوقًا لـ 1،2-أزابورين. [ 16 ] بدأ التخليق باستخدام أليل تريبيوتيل القصدير وإضافة ثلاثي كلوريد البورون لإدخال مجموعة البورون. [ 16 ] تم تفاعل ناتج هذا التفاعل مع إيثيل أليل أمين، واستُخدم محفز جروبس لإغلاق الحلقة وإنتاج الناتج بعائد 86%. [ 16 ]

الشكل 6: تركيب آش وزملاؤه لمركب 1,2-أزابورين [ 16 ]

بالإضافة إلى ذلك، أفاد آش وزملاؤه بتخليق 1،2-أزابورين من خلال توسيع حلقة الكاربينويد في 1،2-أزابوروليد لإنتاج 1،2-أزابورين ( الشكل 7 ). [ 17 ] وقد مكّن هذا الإجراء من تخليق 1،2-أزابورينات المستبدلة بمجموعات أريل وألكيل. [ 17 ]

الشكل 7: إجراء توسيع الحلقة لتخليق 1,2-أزابورين كما ورد في تقرير آش وزملاؤه [ 17 ]

في عام 2006، نشر ليو وزملاؤه تقريرًا عن تخليق 1،2-ثنائي هيدرو-1،2-أزابورين ، وهو لبنة بناء قيّمة في تطوير كيمياء الأزابورين. [ 18 ] استندت هذه الطريقة إلى تخليقات سابقة لـ 1،2-أزابورين قابلة للتعديل الوظيفي عند الذرات غير المتجانسة. [ 2 ] [ 18 ] [ 19 ] استخدم ليو في تخليقه الخالي من مجموعات الحماية محفزًا من الموليبدينوم لإجراء تفاعل إغلاق الحلقة، واستخدم أمين الأليل كمجموعة مغادرة ليتم استبدالها بـ n-بيوتانول . [ 18 ] بعد ذلك، ينتج المركب الأصلي 1،2-ثنائي هيدرو-أزابورين من اختزال البورون باستخدام هيدريد الليثيوم والألومنيوم ومعالجة حمضية. [ 18 ]

إضفاء وظائف على 1،2-أزابورين

في عام 2006، أفاد آش وزملاؤه أن مركب 1،2-ثنائي هيدرو-1،2-أزابورين يخضع لاستبدال عطري إلكتروفيلي في الموضعين 3 و5. [ 20 ] وقد أكدت هذه الفعالية، الموضحة في الشكل 8، علاقتها المماثلة بالبنزين، وأثبتت إمكانية استخدام التفاعلات العطرية النموذجية لتطوير طرق جديدة لإضافة وظائف كيميائية لهذه المركبات. [ 20 ] وأظهر تقريرهم استبدالًا عطريًا إلكتروفيليًا مع العديد من الوظائف الكيميائية، وأنتج مركبات 1،2-أزابورين الموضحة في الشكل 9، والمستبدلة بالديوتيريوم ، والنتريل ، والبروم ، والهيدروكسيل . [ 20 ] بالإضافة إلى ذلك، أظهرت تجارب التنافس أن مركب 1-إيثيل-1،2-ثنائي هيدرو-2-فينيل-1،2-أزابورين مركب عطري ذو نيوكليوفيلية عالية مقارنةً بـ 2-ميثيل فيوران ، وفيوران ، وثيوفين . [ 20 ] تم توثيق الاستبدال في ذرة البورون بشكل مماثل، ويُعتقد أنه يتم من خلال آلية ترابطية . [ 1 ] [ 21 ]

في عام 2024، نشرت مجلة Nature Chemistry مقالًا يُفصّل طرقًا تركيبية فتحت آفاقًا جديدة لتفعيل مركبات 1،2-أزابورين عبر عملية بنزنة حلقية . [ 22 ] يُتيح هذا التركيب تطوير مركبات 1،2-أزابورين أحادية الحلقة متعددة الوظائف. ولإثبات جدوى هذه الطريقة على نطاق واسع، أبلغ الباحثون عن تركيب نظير متماثل يحتوي على البورون والنيتروجين لمثبط PD-1/PD-L1 ، وهو فئة مهمة من الجزيئات لعلاج السرطان. [ 22 ]

الشكل 8: الاستبدال العطري الإلكتروفيلي العام لـ 1,2-أزابورين [ 20 ]
الشكل 9: تفاعلات الاستبدال الإلكتروفيلي التي أبلغ عنها آش وزملاؤه [ 20 ]

1,3-أزابورين

تخليق 1،3-أزابورين

في عام ٢٠١١، أنجز ليو وزملاؤه عملية التخليق التي طال انتظارها لمركب ١،٣-أزابورين، وذلك من خلال طريقتهم لتخليق ٣-(ثنائي إيزوبروبيل أمينو)-١-ميثيل-١،٣-أزابورين. [ ٣ ] يوضح الشكل ١٠ أن هذه الطريقة تستخدم تفاعل إغلاق الحلقة المتبادل بواسطة محفز جروبس. [ ٣ ] تتطلب الخطوة الأخيرة من التخليق نزع الهيدروجين . [ ٣ ] في ذلك الوقت، أشار ليو إلى عدم وجود أي ملاحظات منشورة حول الأروماتة عن طريق إزالة ذرتي هيدروجين في الوضع ميتا. [ ٣ ] ولأن نزع الهيدروجين ينتج كلاً من الناتج المهدرج والناتج منزوع الهيدروجين بنسب متفاوتة، فقد تطلب إنجاز هذه الخطوة الجديدة تحسينًا كبيرًا لنوع المحفز وكميته، والمذيب، ودرجة الحرارة لزيادة مردود ونسبة الناتج منزوع الهيدروجين إلى الناتج المهدرج ( الشكل ١١ ). [ 3 ] أفاد ليو وزملاؤه أن منتجهم تم عزله بالتقطير كسائل أصفر باهت بنسبة 25%. [ 3 ]

الشكل 10: تخليق المادة الأولية لـ 1,3-أزابورين [ 3 ]
الشكل 11: الخطوة النهائية من عملية تصنيع 1,3-أزابورين تنتج المنتج المستهدف والمنتج الجانبي المختزل [ 3 ]
إضفاء وظائف على 1،3-أزابورين

تم الإبلاغ عن إضافة مجموعات وظيفية إلى مركبات 1،3-أزابورين في مواقع البورون والنيتروجين ( الشكل 12 )، وكذلك على هيكل الكربون [ 1 ] [ 3 ] [ 23 ]. في عام 2011، سجل ليو وزملاؤه، عند نشرهم أول مركب 1،3-أزابورين، تفاعل الاستبدال العطري المحب للإلكترونات لمركبات 1،3-أزابورين باستخدام ملح بوم، مما أدى إلى إنتاج مركب 1،3-أزابورين مستبدل في الوضع ميتا بالنسبة للنيتروجين في الموقع 6 من الحلقة غير المتجانسة العطرية [ 3 ] . يحدث هذا الاستبدال في ظروف معتدلة وبمردود عالٍ لإنتاج مركب أزابورين عالي الاستبدال [ 3 ] . بالإضافة إلى ذلك، تسمح الإجراءات المنشورة بإضافة مجموعات وظيفية إلى البورون [ 23 ] . يُعد المركب الأولي 1،3-أزابورين مقاومًا نسبيًا للاستبدال في موقع البورون، ولكنه قابل لإضافة مجموعات وظيفية بسهولة في بيئة حمضية. [ 23 ] بعد التخليق الأول لمركب 1،3-أزابورين، تناولت المنشورات اللاحقة بالتفصيل إجراءات إدخال مجموعات الكلورو والسيانو والفلورو والهيدروكسيل على ذرة البورون للاستفادة من تفاعلية الأزابورين في بيئة حمضية لإنتاج مجموعة متنوعة من المنتجات . [ 23 ]

الشكل 12: الاستبدال عند البورون في 1,3-أزابورين كما ورد في تقرير ليو وزملاؤه [Py = بيريدين، TMS = ثلاثي ميثيل سيليل] [ 23 ]

كما يمكن لذرة النيتروجين القاعدية في مركبات لويس أن تخضع لاستبدال إلكتروفيلي، فإن ذرة البورون في مركبات 1،3-أزابورين تخضع لاستبدال نيوكليوفيلي نظرًا لحموضتها في مركبات لويس ومدارها p الفارغ. [ 23 ] تستغل الاستراتيجية العامة ظروف الاستبدال الحمضية لتوفير مجموعة مغادرة أفضل للهجوم النيوكليوفيلي على ذرة البورون. [ 23 ] يوضح الشكل 13 إجراءً يمكّن من تخليق ذرات البورون المستبدلة بالألكيل في مركبات 1،3-أزابورين باستخدام حمض البيفاليك و ن-بوتيل الليثيوم في رباعي هيدروفيوران (THF). [ 23 ]

الشكل 13: الاستبدال النيوكليوفيلي عند البورون في 1,3-أزابورين [ 23 ]

1,4-أزابورين

تخليق 1،4-أزابورين

بعد فترة وجيزة من نشر تقرير تخليق 1،3-أزابورين، أكمل براونشفايغ وزملاؤه تخليق 1،4-أزابورين ( الشكل 14 ). [ 15 ] لم يعتمد تخليق هذا المركب الحلقي الأحادي الجديد 1،4-أزابورين على تفاعل إغلاق الحلقة المتبادل كما هو الحال في العديد من طرق التخليق الأخرى. بدلاً من ذلك، تم استخدام تفاعل إضافة حلقية [2+2+2] بين ثنائي - ثالثي-بوتيل-إيمينوبوران والأسيتيلين بمساعدة محفز الروديوم . [ 15 ] ومن المثير للدهشة أن هذا التفاعل كسر الرابطة الثلاثية بين البورون والنيتروجين لتكوين 1،4-ثنائي- ثالثي -بوتيل-1،4-أزابورين. [ 15 ]

الشكل 14: التخليق المحفز بالروديوم لـ 1,4-أزابورين الذي أبلغ عنه براونشفايغ وزملاؤه [ 15 ]

البنية والترابط

تُعدّ المركبات الحلقية غير المتجانسة المحتوية على البورون والنيتروجين متماثلة البنية والإلكترونات مع المركبات العطرية الكربونية بالكامل. [ 1 ] تُصنّف التقارير القديمة والحديثة هذه الجزيئات على أنها عطرية لاحتوائها على ستة إلكترونات π. [ 1 ] [ 4 ] [ 11 ] [ 13 ] على الرغم من وجود الذرات غير المتجانسة في النظام، فإنّ مركبات الأزابورين تخضع لقاعدة هوكل، حيث يُساهم النيتروجين بإلكترونين π، بينما لا يُساهم البورون بأي إلكترونات π، ولكنه يُحافظ على الترتيب الحلقي لمدارات p مع مداره p z الفارغ . [ 13 ] [ 14 ] على عكس البيريدين ، يُساهم النيتروجين في مركبات الأزابورين بإلكترونين لنظام π. [ 14 ] [ 24 ] وكما هو الحال في المركبات الكربونية الأصلية، تتميز مركبات الأزابورين ببنية مستوية محسوبة. [ 25 ]

تتميز مركبات 1,2-أزابورين برابطة بورون-نيتروجين حيث يكون البورون في الوضع أورثو بالنسبة للنيتروجين، على عكس مركبات 1,3- و1,4-أزابورين. في مركبات 1,3-أزابورين، يكون للبورون علاقة ميتا وبارا بالنسبة للنيتروجين. يوضح الشكل 2 العلاقة بين الذرات غير المتجانسة في كل متصاوغ . بالنسبة لمركبات 1,2-أزابورين، يُضفي التفاعل بين الذرات المتجاورة على رابطة البورون-نيتروجين طابع باي، ويمكن تمثيلها برابطة ثنائية. [ 25 ] تكون الرابطة الثنائية بين البورون والنيتروجين رابطة ثنائية القطب ، وبالتالي رابطة مستقطبة بشكل ملحوظ، ولكن كما هو موضح في الشكل 15 ، فإن تدفق الإلكترونات من البورون إلى النيتروجين في تناظر سيجما يعارض تدفق الإلكترونات من الزوج الإلكتروني الحر للنيتروجين إلى المدار p الفارغ للبورون في تناظر باي. [ 25 ] إن ملاحظة وتفسير الروابط غير المستقطبة نسبيًا بين البورون والنيتروجين، والتي تتميز بخاصية الرابطة المزدوجة، يساهم في التقارير التي تفيد بأن هذه المركبات عطرية بطبيعتها وتتشارك الإلكترونات عبر جميع الذرات الست في الحلقة. [ 13 ] [ 25 ]

الشكل 15: تصويرات بديلة وتدفق الإلكترونات بين المدارات [ 25 ]

على الرغم من أن مركبات 1,3- و1,4-أزابورين لا تحتوي على زوج إلكتروني حر مجاور لمدار p فارغ لتسهيل تفاعل π هذا، إلا أنها لا تزال تحتفظ بطابعها العطري. [ 3 ] بالنسبة لمركبات 1,3-أزابورين، يكون التركيب مستويًا، وتقع أطوال الروابط بين أطوال الروابط الأحادية والثنائية. [ 3 ] [ 13 ] أشارت الدراسات النظرية الأولية لمركب 1,3-أزابورين إلى خصائص تركيبية أقل عطرية من البنزين، ولكنها تتميز بعدم تمركز ملحوظ لإلكترونات π. [ 13 ] قدم تخليق هذا المتصاوغ الأزابوريني المراوغ، والتركيب البلوري اللاحق، دليلًا تجريبيًا على عدم تمركز الإلكترونات في مركبات 1,3-أزابورين، حيث أظهرت روابط داخل الحلقة أقصر من طول الرابطة الأحادية المتوقع ، ولكنها أطول من الطول المتوقع للروابط الثنائية المقابلة. [ 3 ] وجدت الدراسات النظرية التي قارنت بين المتصاوغات الثلاثة للأزابورينات أن فصل الشحنات الموجود في 1،3-أزابورينات، والناتج عن ترتيب الذرات غير المتجانسة في الموضع 1،3، يعزز عدم تمركز الإلكترونات في الحلقة. [ 14 ] ونتيجة لذلك، صنّف الباحثون 1،3-أزابورينات على أنها الأكثر عطرية من بين المتصاوغات الثلاثة، وذلك استنادًا إلى حسابات نظرية الكثافة الوظيفية، باستخدام مقاييس مثل نموذج المذبذب التوافقي للعطرية ، وطاقة الرنين خارج الحلقة، ومؤشر التذبذب العطري، والانزياح الكيميائي المستقل عن النواة، ومؤشر عدم التمركز في الوضع بارا . [ 1 ] [ 13 ] [ 14 ]

في مركبات 1،4-أزابورين، أشارت حسابات ab initio إلى وجود تموضع كبير لإلكترونات π حول الحلقة، إلا أن نظام π المترافق كان معطلاً بفعل ذرة البورون. [ 13 ] عند تخليق مركب 1،4-ثنائي- ثالثي -بوتيل-1،4-أزابورين بواسطة براونشفايغ وزملاؤه في عام 2012، كشفت بنى البلورات المُحددة بالأشعة السينية عن بنية مستوية مشابهة لنظائرها الأخرى. [ 15 ] أجرى براونشفايغ وزملاؤه حسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) التي أسفرت عن تحسينات هندسية تتوافق بشكل جيد مع بياناتهم البنيوية. [ 15 ] دعمت دراستهم باستخدام نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) للبنية الإلكترونية لمركب 1،4-ثنائي-ثالثي-بوتيل-1،4-أزابورين تصنيف الجزيء على أنه عطري. [ 15 ] ومع ذلك، فإن هذه الخاصية العطرية لها محاذير تتمثل في أن الترتيب 1،4 للبورون والنيتروجين يتسبب في اتجاهية عدم التمركز عند الانتقال من النيتروجين إلى البورون. [ 14 ]

على الرغم من تشابه بعض الخصائص بين متصاوغات الأزابورين الثلاثة، إلا أن الاستقرار الديناميكي الحراري النسبي لهذه الجزيئات هو ما يُشار إليه ويُدرس عادةً. [ 1 ] [ 13 ] [ 14 ] تصف الدراسات النظرية استقرار متصاوغات الأزابورين كالتالي: 1،2-أزابورين >> 1،4-أزابورين > 1،3-أزابورين. [ 13 ] [ 14 ] ومع ذلك، فيما يتعلق بالخواص العطرية، يُذكر أن 1،3-أزابورين هو الأكثر عطرية، وهناك اختلاف في الآراء حول الفرق في العطرية بين 1،2- و1،4-أزابورين. [ 8 ] [ 9 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 23 ] [ 26 ] ولأن العطرية والاستقرار لا يتطابقان، فقد عزا الباحثون هذا الاختلاف في الاستقرار إلى قوة الروابط سيجما وباي الموضعية. [ 13 ] [ 14 ] تتميز الروابط المزدوجة C=C والروابط المزدوجة B=N بقوة خاصة، وتلعب دورًا كبيرًا في استقرار الجزيء. [ 13 ] [ 14 ] وفقًا لدراسات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) باستخدام قياسات مثل تحليل تفكيك طاقة التماثل (IEDA)، يُعدّ 1,2-أزابورين أكثر المتماثلات استقرارًا. [ 14 ] وينتج استقرار 1,2-أزابورين عن شبكة روابط سيجما، حيث يحتوي على رابطتين مزدوجتين C=C ورابطة مزدوجة B=N. [ 13 ] [ 14 ] في المقابل، لا يحتوي كل من 1,3- و1,4-أزابورين على رابطة B=N، ويحتوي المتماثلان على رابطة مزدوجة C=C واحدة ورابطتين مزدوجتين C=C على التوالي. [ 13 ] [ 14 ] على الرغم من تشابه خصائصهما الإلكترونية، فإن ترابط هذه الجزيئات يلعب دورًا كبيرًا في استقرارها. يوضح الشكل 16 أطوال الروابط المحسوبة لكل من المتماكبات الثلاثة بالإضافة إلى الاستقرار الديناميكي الحراري المحسوب باستخدام IEDA. [ 14 ]

الشكل 16: أطوال الروابط المحسوبة (A) والطاقة (ΔE) والمحتوى الحراري (ΔH) وطاقة جيبس ​​الحرة (ΔG) بالنسبة إلى 1,2-أزابورين بالكيلو كالوري/مول [ 14 ]

الخصائص والوظائف

ساهمت عمليات التخليق الكاملة لثلاثة متصاوغات من الأزابورين في فهم أعمق لخصائصها ووظائفها. وبالتزامن مع دراساتهم التخليقية، انخرط ليو وزملاؤه في تحليلات حسابية وطيفية للأزابورين. [ 27 ] وباستخدام مطيافية الأشعة فوق البنفسجية الكهروضوئية وحسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) لدراسة البنية الإلكترونية للأزابورين 1،2- و1،3-، وجدوا أن هذين المركبين يمتلكان طاقات مدارية جزيئية مشغولة عليا (HOMO) أعلى مقارنةً بالبنزين والتولوين . [ 27 ] بالإضافة إلى ذلك، يتميزان أيضًا بطاقات مدارية جزيئية غير مشغولة دنيا (LUMO) أقل . [ 27 ] هذا المزيج من الخصائص الإلكترونية يُعطي الأزابورين المدروس فجوات طاقة صغيرة جدًا بين HOMO وLUMO. [ 27 ] وهذا يتوافق مع انخفاض طاقة الفوتونات الممتصة كما تم قياسها بواسطة مطيافية الأشعة فوق البنفسجية المرئية . [ 27 ]

تشير هذه الخصائص الإلكترونية المثيرة للاهتمام إلى تطبيقات واسعة النطاق في مجالات أخرى، لا سيما كروابط حفزية في التخليق العضوي. في عام 2016، نشرت مجموعة ليو مثالًا على رابطة فوسفين تحتوي على 1،4-أزابورين، ذات نشاط حفزي يختلف عن نظيرها الكربوني بالكامل. [ 28 ] لاحظوا أن إضافة جزء 1،4-أزابورين إلى رابطة الفوسفين أدت إلى تفاعل هيدروبورنة انتقائي فريد من نوعه لمركبات 1،3 إينين الطرفية والداخلية بكفاءة عالية وانتقائية فراغية ممتازة . [ 28 ] كشف تحليل بنية البلورة بالأشعة السينية عن تفاعلات التنسيق الموضحة في الشكل 17. [ 28 ] تتميز الذرات غير المتجانسة في الأزابورين بقدرتها الفريدة على التنسيق مع فلزات المجموعة 10، مثل البلاتين أو البلاديوم، بطريقة لا يمكن تحقيقها مع جميع روابط الكربون-فوسفين. يشير هذا الاكتشاف إلى بعض الطرق التي تؤثر بها جزيئات الأزابورين بشكل كبير على التحفيز.

الشكل 17: مثال على 1,4-أزابورين يحتوي على ربيطة فوسفين ذات نشاط تحفيزي مختلف مقارنة بنظير الكربون بالكامل [ 28 ]

لمزيد من البحث في تأثير الأزابورينات على كيمياء التناسق، وربما على التحفيز، نشر ليو وزملاؤه دراسة مقارنة عام 2017 بين الفوسفينات المحتوية على الأزابورين وروابط الفوسفين التقليدية. [ 29 ] وقد توصلت دراستهم إلى أن الفوسفين المحتوي على 1،2-أزابورين، الموضح في الشكل 18، كان مانحًا للإلكترونات أقوى بكثير من روابط الفوسفين التقليدية التي قورن بها، دون أن يكون له خصائص فراغية مختلفة بشكل ملحوظ. [ 29 ] وأظهر الفوسفين المحتوي على 1،2-أزابورين تردد تمدد رابطة الكربون والأكسجين (CO) عند 2012 سم⁻¹  عند ارتباطه بمركب الموليبدينوم ثماني السطوح. [ 29 ] للمقارنة، يمتلك النظير الكربوني بالكامل تردد تمدد رابطة الكربون والأكسجين (CO) يبلغ 2019 سم⁻¹، بينما يمتلك ثلاثي إيثيل الفوسفين، الذي يُعتبر فوسفينًا مانحًا قويًا جدًا، تردد تمدد رابطة الكربون والأكسجين (CO) يبلغ 2016 سم⁻¹. [ 1 ] تُصنّف هذه القياسات الفوسفين المحتوي على 1،2 -أزابورين على أنه مانح أقوى من كلا الفوسفينين الكربونيين بالكامل، مع احتفاظه بالخصائص الفراغية للفوسفين التقليدي الأضعف.  

الشكل 18: 1,2-أزابورين يحتوي على الفوسفين الذي يُظهر قدرة أكبر على منح الإلكترونات مقارنة بروابط الفوسفين التقليدية [ 29 ]

إن البنية الإلكترونية الفريدة والخصائص الفراغية المألوفة للأزابورينات تجعلها مرشحة جذابة للتطبيقات الطبية الحيوية وتطوير علاجات جديدة. [ 1 ] [ 30 ] في عام 2017، أكمل ليو وزملاؤه تخليق مشتق من الفيلبيناك ، وهو طليعة لمثبط CDK2 معروف ، يحتوي على 1،2-أزابورين بديل لحلقة البنزين في الدواء الفعال. [ 30 ] ووجدوا أن 1،2-أزابورين يحسن النشاط البيولوجي والتوافر الحيوي عن طريق الفم . [ 30 ]

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 جوسترا، زاكاري إكس؛ ليو، شيه-يوان (2018). " أحدث ما توصل إليه العلم في كيمياء الأزابورين: طرق تركيبية جديدة وتطبيقات" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 140 (4): 1184-1194 . Bibcode : 2018JAChS.140.1184G . doi : 10.1021/ jacs.7b09446 . PMC 6190836. PMID 29314835 .  
  2. 1 2 مارويتز، آدم جيه في؛ ماتوس، ميرنا إتش؛ زاخاروف، ليف إن؛ ديكسون، ديفيد إيه؛ ليو، شيه-يوان (2009). "بنزين هجين عضوي/غير عضوي". Angewandte Chemie International Edition . 48 (5): 973–977 . Bibcode : 2009ACIE...48..973M . doi : 10.1002/anie.200805554 . PMID 19105174 . 
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Xu, Senmiao; Zakharov, Lev N.; Liu, Shih-Yuan (2011). "ظهور 1,3-ثنائي هيدرو-1,3-أزابورين لأول مرة" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 133 (50): 20152–20155 . Bibcode : 2011JAChS.13320152X . doi : 10.1021 / ja2097089 . PMC 3241830. PMID 22091703 .  
  4. 1 2 3 4 5 6 وايت، ديفيد ج. (1963). " 2-فينيل-2،1-بورازارين ومشتقات 1،2-أزابوراسيكلوألكانات ". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 85 (22): 3634-3636 . Bibcode : 1963JAChS..85.3634W . doi : 10.1021/ja00905a022 .
  5. 1 2 كولينج، جيرالد سي؛ ديوار، مايكل جيه إس؛ مار، بيتر إيه (1964). "مركبات عطرية غير متجانسة جديدة. 23. 1 نظيران من ثلاثي فينيلين ومسار محتمل إلى بورازارين 2 ". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 86 (6): 1125-1127 . Bibcode : 1964JAChS..86.1125C . doi : 10.1021/ja01060a034 .
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 ديوار، MJS؛ كبة، فيد P.؛ بيتيت، ر. (1958). "624. مركبات عطرية غير متجانسة جديدة. الجزء الأول. 9-Aza-10-boraphenanthrene". مجلة الجمعية الكيميائية (مستأنفة) : 3073. دوى : 10.1039/JR9580003073 .
  7. ↑ هوفمان، روالد (1964). "نظرية هوكل الموسعة. الجزء الثالث: مركبات البورون والنيتروجين". مجلة الفيزياء الكيميائية . 40 (9): 2474-2480 . Bibcode : 1964JChPh..40.2474H . doi : 10.1063/1.1725550 .
  8. بابادوبولوس ، أناستاسيوس ج.؛ تشاريستوس، نيكولاس د.؛ كيرياكيدو، كاترينا؛ سيغالاس، مايكل ب. (2015). "دراسة عدم تمركز الإلكترونات في 1،2-، 1،3-، و1،4-أزابورين بناءً على مساهمات المدارات الجزيئية الكلاسيكية في المجال المغناطيسي المستحث وتحليل توزيع الإلكترونات المتعددة". مجلة الكيمياء الفيزيائية أ . 119 (39): 10091-10100 . Bibcode : 2015JPCA..11910091P . doi : 10.1021/acs.jpca.5b06027 . PMID 26348255 . 
  9. 1 2 غوش، ديبياجوتي؛ بيرياسامي، غانغا؛ باتي، سوابان ك. (2011). "دراسة نظرية باستخدام دالة الكثافة للطبيعة العطرية للبنزين المستبدل بالبورون والنيتروجين والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ذات الأربع حلقات". الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الفيزيائية . 13 (46): 20627. Bibcode : 2011PCCP...1320627G . doi : 10.1039/c1cp22104c . PMID 21935536 . 
  10. 1 2 3 4 5 6 ديوار، مايكل جيه إس؛ مار، بيتر أ. (1962). "مشتق من البورازارين". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 84 (19): 3782. Bibcode : 1962JAChS..84.3782D . doi : 10.1021/ja00878a045 .
  11. 1 2 ديوار، مايكل جيه إس؛ بوش، فيرنر إتش. (1963). "مركبات عطرية غير متجانسة جديدة. الثامن عشر. نظائر بنز [ أ ] أنثراسين المحتوية على البورون". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 85 (15): 2253-2256 . doi : 10.1021/ja00898a014 .
  12. ^ ديوار، MJS. كبة، فيد P.؛ بيتيت، ر. (1958). "624. مركبات عطرية غير متجانسة جديدة. الجزء الأول. 9-Aza-10-boraphenanthrene". مجلة الجمعية الكيميائية (مستأنفة) : 3073. دوى : 10.1039/JR9580003073 .
  13. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 كرانز، مايكل؛ كلارك، تيموثي (1992). "الأزابورينات: دراسة من المبادئ الأولى". مجلة الكيمياء العضوية . 57 (20): 5492-5500 . doi : 10.1021/jo00046a035 .
  14. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 باراناك ستويانوفيتش، ماريا (2014). “العطرية واستقرار الأزابورين”. الكيمياء – مجلة أوروبية . 20 (50): 16558– 16565. بيب كود : 2014ChEuJ ..2016558B . دوى : 10.1002/chem.201402851 . بميد 25331155 . 
  15. 1 2 3 4 5 6 7 8 براونشفايغ، هولجر؛ دام، الكسندر؛ جيمينيز هالا، ج. أوسكار سي؛ بفافينغر، بيرند؛ راداكي، كرزيستوف؛ وولف جوستين (2012). "تخليق بوساطة المعادن لـ 1،4-Ditert -butyl -1،4-azaborine". Angewandte Chemie الطبعة الدولية . 51 (40): 10034–10037 . دوى : 10.1002/anie.201205795 . بميد 22952191 . 
  16. 1 2 3 4 5 آش، آرثر جيه؛ فانغ (2000). "تخليق مركبات حلقية غير متجانسة عطرية خماسية وسداسية الأعضاء من البورون والنيتروجين عبر تفاعل إغلاق الحلقة المتبادل". رسائل عضوية . 2 (14): 2089-2091 . doi : 10.1021/ol0001113 . PMID 10891237 . 
  17. 1 2 3 آش، آرثر جيه؛ فانغ، شيانغدونغ؛ فانغ، شينغاو؛ كامبف، جيف دبليو (2001). "تخليق 1،2-ثنائي هيدرو-1،2-أزابورين وتحويلها إلى معقدات ثلاثي كربونيل الكروم والموليبدينوم". الكيمياء العضوية الفلزية . 20 (25): 5413-5418 . doi : 10.1021/om0106635 .
  18. 1 2 3 4 آبي، إريك ر.؛ لام، آشلي ن.؛ باجيت، أندرو و.؛ زاخاروف، ليف ن.؛ ليو، شيه-يوان (2013). "تخليق 1،2-أزابورين بدون مجموعات حماية: منهج بسيط لبناء بنزينويدات BN" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 135 (34): 12908-12913 . Bibcode : 2013JAChS.13512908A . doi : 10.1021/ja4073436 . PMC 3809131. PMID 23914914 .  
  19. ↑ مارويتز، آدم جيه في؛ آبي، إريك آر؛ جينكينز، جيسي تي؛ زاخاروف، ليف إن؛ ليو، شيه-يوان (2007). "التنوع من خلال التماثل: حالة 1،2-ثنائي هيدرو-1،2-أزابورين المستبدل بالبورون". رسائل عضوية . 9 (23): 4905-4908 . doi : 10.1021/ol702383u . PMID 17944483 . 
  20. 1 2 3 4 5 6 بان، ج.؛ كامبف، ج. و.؛ آش، أ. ج. تفاعلات الاستبدال العطري المحب للإلكترونات لمركبات 1،2-ثنائي هيدرو-1،2-أزابورين. رسائل عضوية 2007 ، 9 (4)، 679-681. https://doi.org/10.1021/ol062968r
  21. ↑ كرامبتون، إم آر (2014). "الاستبدال العطري النيوكليوفيلي". آليات التفاعلات العضوية 2011. سلسلة آليات التفاعلات العضوية. الصفحات 233-256 . doi : 10.1002/9781118560273.ch5 . ISBN  978-1-119-97787-2.
  22. 1 2 ليو، هايرونغ؛ توغويل، توماس هـ.؛ تشين، تشيجي؛ كوكير، غاريت أ.؛ تورليك، أنيتا؛ وو، ييفي؛ هوك، ك.ن.؛ ليو، بينغ؛ دونغ، غوانغبين (2024). "التخليق المعياري لـ 1،2-أزابورين عبر فتح الحلقة بنزنة متماثلة البورون والنيتروجين" . كيمياء الطبيعة . 16 (2): 269-276 . Bibcode : 2024NatCh..16..269L . doi : 10.1038/s41557-023-01343-6 . PMC 11681771. PMID 37783725 .  
  23. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Xu, Senmiao; Mikulas, Tanya C.; Zakharov, Lev N.; Dixon, David A.; Liu, Shih-Yuan (2013). "مركبات 1,3-ثنائي هيدرو-1,3-أزابورين المستبدلة بالبورون: التخليق، والبنية، وتقييم العطرية" . Angewandte Chemie International Edition . 52 (29): 7527–7531 . doi : 10.1002/anie.201302660 . PMC 3813462. PMID 23749749 .  
  24. ↑ هوفمان، روالد (1964). "نظرية هوكل الموسعة. الجزء الثاني: مدارات سيجما في الأزينات". مجلة الفيزياء الكيميائية . 40 (9): 2745. Bibcode : 1964JChPh..40.2745H . doi : 10.1063/1.1725601 .
  25. 1 2 3 4 5 بوسديت، مايكل جيه دي؛ بيرس، وارن إي. (2009). "BN كبديل لـ CC في الأنظمة العطرية". المجلة الكندية للكيمياء . 87 (1): 8-29 . Bibcode : 2009CaJCh..87....8B . doi : 10.1139/V08-110 .
  26. ^ ليو، زوغوانغ؛ تشانغ، يوانزي؛ لي، بو؛ زاخاروف، ليف ن.؛ فاسيليو، مونيكا؛ ديكسون، ديفيد أ. ليو، شيه يوان (2016). “نهج اصطناعي معياري للحلقة الأحادية 1،4-أزابورين”. أنجيواندتي كيمي . 128 (29): 8473– 8477. بيب كود : 2016AngCh.128.8473L . دوى : 10.1002/ange.201602840 .
  27. 1 2 3 4 5 Chrostowska, Anna; Xu, Senmiao; Lamm, Ashley N.; Mazière, Audrey; Weber, Christopher D.; Dargelos, Alain; Baylère, Patrick; Graciaa, Alain; Liu, Shih-Yuan (2012). " مطيافية الإلكترونات الضوئية فوق البنفسجية لـ 1,2- و1,3-أزابورين: تحليل مشترك تجريبي وحسابي للبنية الإلكترونية" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 134 (24): 10279–10285 . Bibcode : 2012JAChS.13410279C . doi : 10.1021/ja303595z . PMC 3380147. PMID 22616808 .  
  28. 1 2 3 4 شو، سينمياو؛ تشانغ، يوانتشي؛ لي، بو؛ ليو، شيه-يوان (2016). "الهيدروبورنة العابرة الانتقائية للموقع والستيريو لمركبات 1،3-إينين المحفزة بواسطة معقد الفوسفين-البلاديوم القائم على 1،4-أزابورين" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 138 (44): 14566-14569 . Bibcode : 2016JAChS.13814566X . doi : 10.1021/jacs.6b09759 . PMC 5591746. PMID 27802037 .  
  29. 1 2 3 4 ماكونيل، كاميرون ر.؛ كامبل، باتريك ج.؛ فريستو، كاري ر.؛ ميميل، فيليب؛ زاخاروف، ليف ن.؛ لي، بو؛ داريجان، كلوفيس؛ خروستوفسكا، آنا؛ ليو، شيه-يوان (2017). "تخليق وتوصيف روابط الفوسفين المحتوية على 1،2-أزابورين: تحليل مقارن للبنية الإلكترونية". المجلة الأوروبية للكيمياء غير العضوية (15): 2207-2210 . doi : 10.1002/ejic.201700242 .
  30. 1 2 3 تشاو، بينغ؛ نيتلتون، ديفيد أو.؛ ​​كاركي، راجيشري جي.؛ زيكري، فريدريك جيه.؛ ليو، شيه-يوان (2017). " التحليل الكيميائي الطبي لمركبات 1،2-أزابورين أحادية الحلقة" . ChemMedChem . 12 (5): 358–361 . doi : 10.1002/cmdc.201700047 . PMC 5654323. PMID 28181424 .